步进电机实验微机基础原理.doc
-/大连理工大学本科设计报告（计算机原理接口实验综合设计）题目： 步进电机控制系统设计 课程名称： 计算机原理实验 学院（系）： 电信 专 业： 自动化 班 级： 电自1301 学 号： 201382062 学生姓名： 宁博 成 绩： 2015年12月26 日题目：步进电机1. 设计要求 利用实验台上的开关K7控制步进电机的转向，利用电位器控制步进电机的转速。具体要求如下：1. 利用D8255A的PA0-PA3做输出，输出步进电机的相序、驱动步进电机工作，相序之间的时间决定着步进电机的转速，而间隔时间由延时程序中的CX寄存器的初值决定。2. 利用D8255A的PB7做输入控制转向，与K7连接。其中K7做步进电机的转向控制，用ADC0809实现AD转换，利用电位器控制转速，程序运行时通过K7和电位器对步进电机实施动态控制；3. 利用8253做秒脉冲发生器，产生约2秒的周期性方波信号。其中CNT0做分频器：将1MHZ信号分频为100HZ；CNT1做秒脉冲输出（0.5HZ）；4. 利用386模块的主8259的MIR5做中断请求输入，将CNT1的OUT1秒信号方波作为中断请求信号，引发中断服务ISR;5. 在中断服务程序中实现对步进电机的转速、转向实时控制。方法如下：在ISR中，对D8255A的PB口进行一次输入操作，并根据输入的数据：1) 对D7（与K7对应）位的数据为步进电机的转向控制；2) ADC0809读入的数据为步进电机的转速控制。2 .设计分析及系统方案设计1. 使用“寄存器间接寻址”的方式输出相序信号：将步进电机的相序数据定义在数据段当中，使用SI查表（间接寻址）获取相序数据。其中查表顺序决定着电机转动方向；2. 对8253进行编程，使OUT1输出2秒周期的脉冲方波信号。为了便于调试，建议使用逻辑笔监测OUT1的输出；3. 编制与中断相关的程序。包括中断屏蔽字的设定、中断向量表的创建以及开中断的操作。上述这些操作都应当加到程序的初始化中；4. 编写中断服务程序ISR。在ISR中读取D8255A的PB口数据和AD转换的数据，然后进行数据分析、根据数据来调整CX寄存器中的数据，因而改变步进电机的转速和转向。3.系统电路图8253OUT1CLK1GATE1/CS OUT0CLK0GATE01MHZ脉冲K7输入K6输入K0输入Vcc210HMIR58255APA3PA2PA1PA0D7D0A1A0/CS PB7PB6.PB0LED3LED2LED1LED0200H步进电机512VBJ_IN4BJ_IN3BJ_IN2BJ_IN1系统总线K7K00.5HZ方波 +5V ADC0809模块 IN7IN0/IOWA0A0/IORA1A1500KHADDAADDBCLOCKADDCD7.D0220H总线区/CSVCCVREF（-）VREF（+）图 1 .1 实验参考逻辑电路4 .外围接口模块硬件电路功能描述8253具有三个独立的16位减法计数器，每个计数器可按照二进制或十进制计数，每个通道都有六种不同的工作方式。8255有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为主机与多种外设连接时的中间接口电路。 ADC0809 是8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换，具有转换起停控制端。模拟输入电压范围0+5V，不需零点和满刻度校准。5 主程序中主要变量说明变量名称内存单元功能FLAGAX转向标志SPEEDSI可调转速SDAL默认转速6.系统软件中各个子程序的功能描述子程序名称入口参数出口参数功能 描述serviceio8255_B ADC0809SD中断服务DELAY无无延时speedin无无电机按照一定参数转起来7.主程序程序流程图从8255的B口输入数据中断结束命令PB7=1？N修改方向标志Flag=1Y从0809读数据设定CX值ISRD8255A 的初始化PA、PB输出 8253 初始化CNT0方式3、初值CNT1方式2、初值主片8259初始化设置屏蔽字创建35H的中断向量表开中断开始（a）主程序流程图IRET修改方向标志Flag=0Flag=1？顺时驱动（等待中断）逆时驱动（等待中断）（b）中断服务程序流程图图 1.2 程序流程图建立方向标志Flag=1YN8.程序清单IO_ADDRESS equ 200h time equ 210h ad_io equ 220hdata segment order1 db 01h,03h,02h,06h,04h,0ch,08h,09horder2 db 09h,08h.0ch,04h,06h,02h,03h,01hFLAG db ?speed dw0300h,0380h,0480h,0580h,0680h,0780h,0880h SD dw0280h ;默认转速data endscode segmentassume cs:code,ds:datastart: mov ax,data mov ds,ax mov dx,IO_ADDRESS add dx,03 mov al,82h ;B端口输入，A、C输出，方式0 out dx,al cli mov FLAG,00h ;标志位置0 in al,021h ;设置中断屏蔽字 and al,11011111b;IR5 out 021h,al push ds ;设置中断向量表 mov ax,0 mov ds,ax mov si,35h add si,si add si,si mov ax,offset service mov si,ax push cs pop ax mov si+2,ax pop ds mov dx,time ;分频得到0,5s脉冲 add dx,03 mov al,37h;计数器0，方式3，BCD码计数，先低后高 out dx,al mov dx,time;计数器0设初值 mov al,0 out dx,al out dx,al;写初值10000 mov dx,time add dx,03 mov al,56h;计数器1，方式3，二进制计数，低8位 out dx,al mov dx,time ;设计数器1初值为200 inc dx mov al,200;产生0.5s脉冲 out dx,al stispeedin: cmp FLAG,01h ;转向，转速 jz ccc mov dx,IO_ADDRESS mov cx,08 lea si,order1aaa: mov al,si out dx,al call delay inc si loop aaa jmp speedinccc: mov dx,IO_ADDRESS mov cx,08 lea si,order2ddd: mov al,si out dx,al call delay inc si loop ddd jmp speedinservice proc far ;中断服务子程序 push ax push dx push si push bx mov dx,IO_ADDRESS inc dx in al,dx mov bl,al shl bl,1 jnc mmm;CF=0，则跳转 mov FLAG,01H mov dx,ad_io;ADC启动转换地址 out dx,al;启动ADC mov dx,ad_io;获取ADC EOC状态地址 add dx,2L1: in al,dx test al,01h;测试EOC=1？ jz L1 mov dx,ad_io;读数据地址 inc dx in al,dx cmpal,00H jnzcmp11 mov SD,0280h jmp endsercmp11: cmpal,10H jnccmp12 mov si,WORD PTR speed0 movSD,si jmp endsercmp12: cmpal,20H jnccmp13 mov si,WORD PTR speed2 movSD,si jmp endsercmp13: cmp al,30H jnc cmp14 mov si,WORD PTR speed4 mov SD,si jmp endsercmp14: cmp al,40H jnc cmp15 mov si,WORD PTR speed6 mov SD,si jmp endsermmm: jmp cmp20cmp15: cmp al,50H jnc cmp16 mov si,WORD PTR speed8 mov SD,si jmp endsercmp16: cmpal,60H jnccmp17 mov si,WORD PTR speed10 movSD,si jmp endsercmp17: mov si,WORD PTR speed12 mov SD,si jmp endsercmp20: mov dx,ad_io out dx,al mov dx,ad_io add dx,2L2: in al,dx test al,01h jz L2 mov dx,ad_io inc dx in al,dx mov FLAG,00H cmp al,00H jnz cmp21 mov SD,0280H jmp endsercmp21: cmpal,10H jnccmp22 mov si,WORD PTR speed0 movSD,si jmp endsercmp22: cmpal,20H jnccmp23 mov si,WORD PTR speed2 movSD,si jmp endser cmp23: cmpal,30H jnccmp24 mov si,WORD PTR speed4 mov SD,si jmp endsercmp24: testal,40H jnccmp25 mov si,WORD PTR speed6 movSD,si jmp endsercmp25: cmpal,50H jnccmp26 mov si,WORD PTR speed8 movSD,si jmp endsercmp26: cmpal,60H jnccmp27 mov si,WORD PTR speed10 movSD,si jmp endsercmp27: mov si,WORD PTR speed12 mov SD,siendser: ;发EOI命令 mov al,20h out 20h,al pop bx pop si pop dx pop ax sti iretservice endp delay proc ;延时程序 push ax push cx push dx mov dh,6x1: mov cx,SDx2: loop x2 dec dh jnz x1 pop dx pop cx pop ax retdelay endpcode ends end start9.系统调试运行结果说明、分析所出现得问题，设计体会与建议运行结果说明：基本完成了任务要求，可以控制步进电机的转速和旋转方向。问题： 通过寄存器间接寻址的方法使电机旋转，在此程序中电机运行状态的改变稍有延迟，原因是在主程序中，状态的改变是在一个完整的相序周期结束后才发生的，可能需要等待循环的过程，稍有延迟。 结论及设计体会： 微机原理实验的学习使我对对汇编语言有更加进一步的了解，从理论到实际的应用。并且通过本实验让我对汇编语言产生很大的兴趣，让我掌握了汇编编程的总体思路。课程设计对我是一次很好的锻炼，综合运用所学的芯片，我进一步的掌握了对8255A，8253以及ADC0809的编程方法，对我们以后的工作和学习起到的积极的作用。
